本发明专利技术为一种在由氧化铁制造还原铁时能够实现节能化和减少CO<subgt;2</subgt;排出量的方法。该还原铁的制造方法具有以下工序：氧化铁填充工序，向还原炉填充氧化铁；还原气体吹入工序，向上述还原炉吹入还原气体；还原工序，在上述还原炉内利用上述还原气体还原上述氧化铁；甲烷合成工序，由从上述还原炉的炉顶排出的炉顶气体的一部分和氢气合成以甲烷为主成分的气体；以及，气体重整工序，以上述甲烷气体和除去供给于上述甲烷合成工序的部分的炉顶气体作为原料气体，加热该原料气体而重整成上述还原气体；其中，根据吹入上述还原炉内的还原气体中的H<subgt;2</subgt;和CO的比H<subgt;2</subgt;/CO的变动，调整供给至上述甲烷合成工序的炉顶气体量V<subgt;1</subgt;和供给至上述气体重整工序的炉顶气体中的水蒸气量V<subgt;W</subgt;，控制从上述氧化铁的填充工序到上述还原工序的工艺中的物料平衡。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种还原铁的制造方法。
技术介绍
1、近年来，在地球环境问题和化石燃料枯竭问题背景下，炼钢厂中强烈要求节能化。
2、另外，铁的原料主要为氧化铁，还原该氧化铁的还原工艺是必需的。世界上最普及的通常的还原工艺是高炉。这种高炉中，在风口使焦炭、煤粉与热风(加热到1200℃左右的空气)中的氧反应生成co和h2气(还原气体)，利用这些还原气体进行炉中的铁矿石等的还原。因近年来的高炉操作技术的提高，还原剂比(每制造1t钢水的焦炭、煤粉的使用量)减少到了500kg/t左右，而还原剂比已经基本达到了下限，无法期待比这更大幅度减少还原剂比。
3、另一方面，在生产出天然气的地域，也经常使用将烧结矿、球团矿等成块化的铁矿石作为氧化铁原料填充到竖式的还原炉中，吹入包含氢和一氧化碳的还原气体来还原氧化铁原料而制造还原铁的方法。在该方法中，使用天然气等作为还原气体的原料气体。原料气体与从还原炉的炉顶排出的炉顶气体一起在加热重整装置内被加热·重整，生成还原气体。将生成的还原气体吹入还原炉，与从还原炉的上部供给的氧化铁原料发生反应，氧化铁被还原成还原铁。制造出的还原铁在比还原炉的吹入还原气体的位置靠下部的区域内被冷却，然后从还原炉下部排出。
4、应予说明，提供至氧化铁的还原后的气体从还原炉的炉顶作为炉顶气体排出，在集尘·冷却之后，一部分作为重整气体的原料被送入加热重整装置。另外，将剩余炉顶气体用作加热·加热重整装置的燃料气体。作为加热·加热重整装置的燃料气体而使用的上述剩余炉顶气体通常被排出到体系外部。
5、作为上述的还原铁制造工艺，例如专利文献1中记载了将还原炉的排气与天然气在重整器中进行重整，生成主要由co和h2气构成的还原气体，将该还原气体吹入还原炉并将还原炉内的氧化铁还原，制造还原铁。
6、另外，专利文献2中记载了将除去焦炭炉气体和co2后的还原炉的炉顶气体重整而制造还原气体，通过将其吹入还原炉来制造还原铁的方法。
7、现有技术文献
8、专利文献
9、专利文献1：日本特开2017－88912号公报
10、专利文献2：日本特表2016－529384号公报
技术实现思路
1、在专利文献1中记载的还原铁制造方法中，为了制造还原气体而使用天然气，所以虽然与高炉相比处于低位，但仍无法避开一定程度的co2排出，存在这样的问题。
2、另外，专利文献2中记载的方法是使用炼钢厂内生成的焦炭炉气体或转炉气体来制造还原气体的方法。这里，在综合炼钢厂中，焦炭炉气体、转炉气体是作为加热炉和退火炉等下游工序的燃料气体必不可少的，因此如果转用到还原铁制造工艺中，则会引起下游工序中燃料气体不足。其结果，为了补偿下游工序的气体不足，从外部供给天然气，最终不能实现co2排出量的减少，仍成为课题。
3、本专利技术鉴于上述的现状，目的在于提出一种在由氧化铁制造还原铁时能够实现节能化和减少co2排出量的方法。
4、本专利技术人等为了能够实现节能化和减少co2排出量，开发了具有以下工序的体系：氧化铁填充工序，向还原炉填充氧化铁；还原气体吹入工序，将还原气体吹入还原炉；还原工序，在还原炉内利用还原气体还原氧化铁；甲烷合成工序，由从还原炉的炉顶排出的炉顶气体的一部分和氢气合成甲烷；气体重整工序，将甲烷气体和除去供给至甲烷合成工序的部分的炉顶气体作为原料气体，加热该原料气体而重整为上述还原气体。在该体系中，循环再利用炉顶气体。而且，为了在该体系中实现实际稳定的操作，要求该体系中物料平衡良好，也就是以将供给至还原炉内的还原气体中的h2和co的组成比(体积比)h2/co稳定地始终保持在规定的设定值的方式使上述体系内的气体平衡。
5、然而，在作为还原铁的原料的氧化铁(团块矿)的品质不稳定时，从炉顶释放出的炉顶气体的组成变动，因此很难保持上述的物料平衡良好。另外，由于上述甲烷合成工序中的甲烷合成装置和气体重整工序中的加热重整装置的连续运转引起的性能的变化等，因此甲烷合成装置和加热重整装置的出口侧的气体组成发生变动，所以还原气体中的h2和co的比h2/co变化，很难保持上述的物料平衡良好。
6、因此，本专利技术人等对上述体系中保持物料平衡良好的方法进行了深入研究，新发现重要的是根据吹入还原炉的还原气体的组成变动，在上述甲烷合成工序和上述气体重整工序之间适当地保持气体的平衡，从而完成了本专利技术。
7、即，本专利技术的要旨如下。
8、1.一种还原铁的制造方法，具有以下工序：
9、氧化铁填充工序，向还原炉填充氧化铁；
10、还原气体吹入工序，向上述还原炉吹入还原气体；
11、还原工序，在上述还原炉内利用上述还原气体还原上述氧化铁；
12、甲烷合成工序，由从上述还原炉的炉顶排出的炉顶气体的一部分和氢气合成以甲烷为主成分的气体；
13、气体重整工序，以上述甲烷气体和除去供给于上述甲烷合成工序的部分的炉顶气体作为原料气体，加热该原料气体而重整成上述还原气体；
14、并且，根据吹入上述还原炉内的还原气体中的h2和co的比h2/co的变动，调整供给至上述甲烷合成工序的炉顶气体量v1和供给至上述气体重整工序的炉顶气体中的水蒸气量vw，控制从上述氧化铁的填充工序到上述还原工序的工艺的物料平衡。
15、2.根据上述1所述的还原铁的制造方法，其中，在上述比h2/co的变动为上述比h2/co的值增加时，使上述水蒸气量vw和上述炉顶气体量v1减少。
16、3.根据上述1所述的还原铁的制造方法，其中，在上述比h2/co的变动为上述比h2/co的值减少时，使上述水蒸气量vw和上述炉顶气体量v1增加。
17、4.根据上述1～3中任一项所述的还原铁的制造方法，其中，供给至上述甲烷合成工序的炉顶气体量v1相对于上述炉顶气体的产生量vt的比x(百分比)、以及供给至上述气体重整工序的上述原料气体中的水蒸气量vw与上述炉顶气体的产生量vt的比y(百分比)满足下述式(1)。
18、ax2+bx+c≤y≤100…(1)
19、其中，a、b和c是根据还原炉的操作条件确定的任意的值。
20、根据本专利技术，在从外部向还原炉的炉顶气体供给无co2的氢来合成再生甲烷、并且使用该再生甲烷制造还原气体这样的、具有将炉顶气体循环再利用的封闭体系的还原铁的制造方法中，能够稳定地实现物料平衡下的操作。
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【技术保护点】
1.一种还原铁的制造方法，具有以下工序：
2.根据权利要求1所述的还原铁的制造方法，其中，所述比H2/CO的变动为所述比H2/CO的值增加时，使所述水蒸气量VW和所述炉顶气体量V1减少。
3.根据权利要求1所述的还原铁的制造方法，其中，所述比H2/CO的变动为所述比H2/CO的值减少时，使所述水蒸气量VW和所述炉顶气体量V1增加。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的还原铁的制造方法，其中，供给至所述甲烷合成工序的炉顶气体量V1相对于所述炉顶气体的产生量Vt的比X、以及供给至所述气体重整工序的所述原料气体中的水蒸气量VW相对于所述炉顶气体的产生量Vt的比Y满足下述式(1)，其中，所述比X和比Y为百分比，
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种还原铁的制造方法，具有以下工序：
2.根据权利要求1所述的还原铁的制造方法，其中，所述比h2/co的变动为所述比h2/co的值增加时，使所述水蒸气量vw和所述炉顶气体量v1减少。
3.根据权利要求1所述的还原铁的制造方法，其中，所述比h2/co的变动为所述比h2/co的值减少时，使所述水蒸气...
【专利技术属性】
技术研发人员：照井光辉，高桥功一，盛家晃太，小泽纯仁，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：
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